DE2047068C3 - Vorrichtung zur Herstellung von elektrischen Wicklungen aus Bandmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von elektrischen Wicklungen aus einem Bandmaterial gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-AS 12 43 270 bekannt.

Die Verwendung von Bandmaterial zur Herstellu! g elektrischer Wicklungen ist grundsätzlich bekannt, und zwar sowohl die Verwendung von Aluminium- als auch von Kupfer-Bandmaterial. Bei der Verwendung von Aluminium- oder Kupferbandmaterial besteht jedoch häufig die Schwierigkeit, daß die Fertigungstoleranzen insbesondere hinsichtlich des elektrischen Widerstand.-wertes außerhalb der für die Verwendung bei elektrischen Wicklungen, beispielsweise von Maschinen, einzuhaltenden Genauigkeitsgrenzen liegen. Dies bidingt entweder einen großen Ausschuß bei den fertigen Wicklungen oder gar bei den fertigen Maschinen oder erfordert von vornherein eine entsprechende Überdimensionierung in elektrischer Hinsicht sowie die Bereitstellung eines zusätzlichen Wickelraumes für de ι Bedarfsfall, wodurch die Maschine verteuert und vergrößert wird.

Aus der DE-AS 12 43 270 und aus der GB-Ps 10 21978 sind Vorrichtungen zum Herstellen von elektrischen Wicklungen bekannt, bei denen zwischen dem Träger für das Wicklungsmaterial und der Wickelvorrichtung eine einstellbare Walzeinrichtun* vorgesehen ist. Diese Vorrichtungen haben jedoch dei Zweck, den als Ausgangsmatcrial vorhandenen Rune draht in eine flache Form zu bringen.

Der Erfindung Hegt demgegenüber die Aufgab; zugrunde, unter Vermeidung zusätzlicher Arbeitsgänge zur Überprüfung und eventuellen Nacharbeit des Bandmaterials seine Fertigungsloleranzcn hinsichllici seines elektrischen Widerstandes bei der Verwendung in elektrischen Wicklungen zu verbessern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat gegenüber den bekannten Vorrichtungen den Vorteil, daß ein Draht in flacher Form mit einer genau definierten Dicke hergestellt werden kann.

Durch die in den Unteranspriichen aufgeführten Merkmale werden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielt.

Fertigungstechnisch hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Nachwalzen des Bandmaterials neben dem ausgeübten Walzendruck unter Zug vor und/oder hinter dem Walzspalt erfolgt. Durch eine Verformung des Walzgutes infolge eines in Walzrichtung ausgeübten zusätzlichen Zugs kann die Solldicke noch exakter eingehalten werden.

Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, Aluminiumband beispielsweise mit einer durch anodische Oxydation aufgebrachten Isolierschicht zur Herstellung der Wicklung auf der oben geschilderten Vorrichtung zu verwenden. Eine solche Schicht ist bei einer Härte in der Größenordnung wie der des Korunds und bei einer Schmelztemperatur von etwa 2000° C sehr wärme- und alterungsbeständig und dennoch recht elastisch. Die Isolierschicht liegt nur zu einem Drittel auf der Oberfläche des Materials, während zwei Drittel der Oxidschicht in das Material hineinreichen, wodurch eine sehr viel bessere Haftung als bei einer Platticrung oder bei einer anderen Art der Aufbringung einer Isolierschicht erreicht wird.

Besondere Vorteile einer Aluminium-Bandwicklung gegenüber einer normalen Kupfcr-Drahtwicklung sind das geringere Gewicht der Aluminium-Bandwicklung und ihr niedrigerer Herstellungspreis. Der geringere elektrische Leitwert des Aluminiums wird mehr als ausgeglichen durch den höheren Füllfakior und durch das bessere Wärmeabfuhrvermögen der Aluminium-Bandspule gegenüber der sonst üblichen Kupfer-Drahtspule. Auch die beim Abschalten der Wicklung auftretenden Spannungen sind bei einer Bandwicklung niedriger als bei einer Drahtwicklung, da deren Induktivität niedriger ist. Hierdurch werden aufgrund von Durchschlägen erfolgende Beschädigungen der Leiterisolation und der Gleichrichter vermieder;. Wegen der hohen Schmelztemperatur der Oxid-Isolierschicht kann die Aluminium-Wicklung im Extremfall bis zum Schmelzpunkt des Aluminiums bei ca. 650°C betrieben werden. Es sind also sehr viel größere Überlastungen zulässig als bei einer Kupfer-Wicklung. Zuletzt sei noch erwähnt, daß bei einem elektrischen Durchschlag innerhalb der Spule einer Bandwicklung nur eine Windung ausfällt, während in einer Drahlspule bei einem Durchschlag eine ganze Lage von Windungen ausfallen kann, was unter Umständen dazu führt, daß die Leistungsaufnahme der Spule sich soweit erhöht, daß diese völlig zerstört wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Die Walzeinrichtung des Ausführungsbeispiels der Erfindung ist steuerbar, wobei als Steuergröße für ilen Walzspalt beispielsweise der auf die Längeneinheit bezogene spezifische Widerstand des Bandmaterials und/oder der Widerstand einer fertigen Wicklung dient. Die Messung des Widerstandes kann entweder am

Bandmaterial kontinuierlich oder an jeder einzelnen Wicklung oder auch nur stichprobenweise erfolgen. Dabei ist es zunächst gleichgültig, ob die abhängig vom Meßwert vorzunehmende Einstellung der Walzeinrichtung manuell, halb- oder vollautomatisch erfolgt.

In der Zeichnung ist mit 10 eine als Träger des Aluminium- oder Kupferbandmaterials 11 dienender Vorratsrolle bezeichnet, von dem dieses Bandmaterial zunächst einer Walzeinrichtung 12, dann einer Meßanordnung 13 und zuletzt einer Wickelmaschine 14 zugeführt wirci. innerhalb der Walzeinrichtung wird das Material zwischen Druckwalzen 15,16 hindurchgeführt, wobei es einem zusätzlichen, in Walzrichtung ausgeübten Zug unterliegen kann, der durch einen motorischen Antrieb entweder im Vorratshaspel oder in der Wickelmaschine oder in jedem von beiden erzeugt wird. Der Zug kann also vor, nach oder auf beiden Seiten der Druckwalzen auf das Bandmaterial einwirken.

Nach dem Verlassen der Walzeinrichtung tritt das Bandmaterial in die Meßanordnung 13 ein, welche im wesentlichen aus einem Widerstandsmeßgerät 17 und einem die gemessenen Widerstandswerte in Steuerimpulse für ein Stellglied 18 der Walzeinrichtung umsetzenden Gerät 19 besteht.

Sobald der gemessene Widerstandswert vom Sollwert abweicht, gelangt vom Gerät 19 ein Steuerimpuls auf das Stellglied 18 der Walzeinrichtung, wodurch der Walzspalt verkleinert oder vergrößert wird. Hierdurch ist eine ohne jede Verzögerung wirkende Regulierung der Dicke und somit auch des Widerstandes des Bandmaterials gewährleistet.

Die Meßeinrichtung 13 kann beispielsweise auch entfallen, wenn anstelle einer Messung de:, spezifischen Widerstandes des Bandes eine Messung des Widerstan-■ des der fertigen Spule erfolgt. Auch dieser Vorgang läßt sich zumindest teilweise automatisieren, so daß hierbei ebenfalls sowohl die Verstellung des Walzspaltes als auch die Vergrößerung oder Verkleinerung des auf das Band ausgeübten Zuges automatisch erfolgen kann.

Bei der Beschaffung der einzelnen Elemente der Anordnung kann aufbewahrte Bauteile zurückgegriffer, werden. Insbesondere ist die Verwendung der bereits vorhandenen Wickelmaschinen weiterhin möglich, und die erforderliche Walzeinrichtung weist keinerlei Besonderheiten auf, so daß die stets mit sehr hohen Investitionskosten verbundene Anfertigung eines alle Funktionen der Anordnung aufweisenden Spezialgerätes entfällt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch zur Bearbeitung von Bandmaterial eingesetzt werden, das nicht zur Herstellung elektrischer Wicklungen verwendet wird. Ihr Einsatz ist dort jedoch besonders vorteilhaft, da deren Toleranzbereich verhältnismäßig klein ist gegenüber demjenigen von Wicklungen für stationäre Geräte. Die Anordnung läßt sich ebensogut verwenden zur Herstellung von Wicklungen beispielsweise für Transformatoren, Meßgeräte, Drosselspulen, Relais oder Schütze, wenn über die vom Hersteller lieferbaren Toleranzen hinausgehende Anforderungen an die Genauigkeit gestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung von elektrischen Wicklungen, insbesondere von Erregerwicklungen für Generatoren in Kraftfahrzeugen, aus einem Bandmaterial, vorzugsweise aus Aluminium-Bandmaterial, mit einer Vorratsrolle für das Wickelmaierial, mit einer Wickelmaschine und mit einer Walzeinrichtung, die zwischen der Vorratsrolle für das Wickelmaterial und die Wickelmaschine eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzeinrichtung zum Nachwalzen von auf der Vorratsrolle (10) befindlichen Bandmaterial (II) auf die Solldicke dient und daß eine Widerstandsmeßanordnung (13) zur Messung des auf die Längeneinheit bezogenen spezifischen Widerstandes des nachgewalzten Bandmaterials (11) oder des Widerstandes einer fertigen Wicklung vorgesehen ist, welche mit der Walzeinrichtung (12) derart gekoppelt ist, daß dieser Meßwert als Steuergröße automatisch auf ein Stellglied (18) der Walzeinrichtung (12) einwirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerslandsmeßanordnung (13) zwischen der Walzeinrichtung (12) und der Wickelmaschine (14) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzeinrichtung (12) derart ausgebildet ist, daß das Bandmaterial (11) unter Zug vor und/oder hinter dem Walzspalt nachwalzbar ist..